O nabíjaní kondenzátora.

Zatvoríme reťaz. V reťazci prechádza nabíjací prúd kondenzátora. To znamená, že z ľavej strany kondenzátora, niektoré elektróny idú do drôtu a rovnaký počet elektrónov bude od drôtu k pravému doske. Obe dosky budú nabité protiľahlými nábojmi rovnakej veľkosti.

Medzi doskami v dielektriku bude elektrické pole.

Teraz rozbijeme reťaz. Kondenzátor zostáva nabitý. Skrutku jej elektródy skrátime. Kondenzátor sa okamžite vybije. To znamená, že prebytok elektrónov opustí drôt na pravej strane drôtu a nedostatok elektrónov sa dostane do ľavej dosky z drôtu. Na oboch doskách elektrónov bude to isté, bude kondenzátor vybitý.

Na aké napätie je kondenzátor nabitý?

Nabíja sa na napätie, ktoré sa na ňu privádza zo zdroja energie.

Odolnosť kondenzátora.

Zatvoríme reťaz. Kondenzátor sa začal nabíjať a okamžite sa stal zdrojom prúdu, napätia, ED C .. Obrázok ukazuje, že EDS kondenzátora je namierený proti zdroju prúdu nabíjania.

Účinok elektromotorickej sily nabitého kondenzátora pôsobením náboja tohto kondenzátora sa nazýva kapacitný odpor.

Všetka energia vynaložená zdrojom prúdu na prekonanie kapacitného odporu sa premení na energiu elektrické pole   kondenzátor. Keď je kondenzátor vybitý, celá energia elektrického poľa sa vráti späť do okruhu vo forme energie elektrického prúdu, Teda kapacitná rezistencia je reaktívna, t.j. nespôsobuje nezvratné energetické straty.

Prečo neprechádza jednosmerný prúd cez kondenzátor, ale prechádza striedavý prúd?

Zapnite DC okruh. Žiarovka bude blikať a vyhnúť sa, prečo? Pretože v obvode prešiel aktuálny náboj kondenzátora. Akonáhle sa kondenzátor nabije na napätie batérie, prúd v obvode sa zastaví.

Teraz uzavrite reťaz striedavý prúd, V prvom štvrťroku tohto obdobia sa napätie na generátore zvýši z 0 na maximum. V obvode je aktuálny náboj kondenzátora. V druhom štvrťroku tohto obdobia sa napätie na generátore zníži na nulu. Kondenzátor sa vybíja cez generátor. Potom sa kondenzátor dobíja a vybíja. Preto sú v obvode nábojové a vybíjacie prúdy kondenzátora. Žiarovka svieti stále.

V obvode s kondenzátorom prúd prechádza cez celý uzavretý obvod vrátane dielektrika kondenzátora. V nabíjacom kondenzátore je vytvorené elektrické pole, ktoré polarizuje dielektrikum. Polarizácia je rotácia elektrónov v atómoch v predĺžených dráhach.

Súčasná polarizácia obrovského počtu atómov tvorí prúd, nazvaný skreslený prúd.   Preto v drôtoch je prúd v dielektriku rovnakej veľkosti.

Kapacitná kapacita kondenzátora je určená vzorcom

Vzhľadom na graf sme dospeli k záveru: prúd v obvode s čisto kapacitným odporom je pred napätím o 90 °.

Vzniká otázka, ako môže prúd v obvode prekonať napätie na generátore? V obvode je prúd z dvoch zdrojov prúdu striedavo, z generátora a z kondenzátora. Keď je napätie naprieč generátorom nulové, prúd v obvode je maximálny. Toto je výstupný prúd kondenzátora.

O skutočnom kondenzátore

Skutočný kondenzátor má dve impedancie: aktívne a kapacitné.Mali by byť považované za zahrnuté postupne.

Napätie, ktoré generátor pôsobí na aktívny odpor a prúd pretekajúci pozdĺž aktívneho odporu sa zhoduje vo fáze.

Napätie aplikované generátorom na kapacitný odpor a prúd pretekajúci pozdĺž kapacitného odporu sú posunuté vo fáze o 90 °. Výsledné napätie aplikované generátorom na kondenzátor možno určiť pravidlom rovnobežníka.

Pri aktívnom odporu pôsobí napätie U a prúd I vo fáze. Na kapacitný odpor napätie U c zaostáva za prúdom I o 90 0. Výsledné napätie aplikované generátorom na kondenzátor je určené pravidlom paralelogramu. Toto výsledné napätie zaostáva prúdom I určitým uhlom φ vždy nižším ako 90 °.

Určenie výsledného odporu kondenzátora

Výsledná odolnosť kondenzátora sa nedá nájsť súčtom hodnôt jeho aktívnych a kapacitných odporov. To sa deje podľa vzorca

Pri striedavé napätie na skutočné kondenzátora s výnimkou, že sú malé skreslenie vedenie prúdu prúdy cez hrúbku dielektrika (bulk prúd) a povrchom (povrch prúd) .Toki vodivosť a dielektrickej polarizácie sprevádza energetické straty.

Tak, v skutočnom kondenzátor, spolu so zmenou v energii elektrického poľa (to charakterizuje reaktívny výkon Q ) kvôli nedokonalosti dielektrika je nezvratný proces transformácie elektrickej energie   v teple, ktorého rýchlosť je vyjadrená aktívny výkon P , Preto v náhradnom okruhu musí byť skutočný kondenzátor reprezentovaný aktívnymi a reaktívnymi prvkami.

Rozdelenie skutočného kondenzátora na dva prvky je vypočítaná technika, pretože nie je možné ich konštruktívne rozlíšiť. Avšak, rovnaký ekvivalentný obvod má skutočný reťazec z dvoch prvkov, z ktorých jeden je charakterizovaná iba aktívny výkon P (Q = 0), na druhej strane - reaktívne (kapacitný) výkon Q (P = 0).

Okruh výmeny kondenzátora s paralelným pripojením prvkov

Skutočný kondenzátor (so stratami) môže byť reprezentovaný ekvivalentným obvodom paralelné pripojenie aktívny G   a kapacitnéB   s vodivosť (obrázok 13.15), pričom aktívna vodivosť je určená stratami kondenzátora G = P / U c 2 , a kapacita - návrh kondenzátora. Predpokladajme, že vodivosti G a Bc pre takýto reťazec sú známe a napätie má rovnicu

u = Umsinot.

Je potrebné určiť prúdy v okruhu a napájanie. Štúdie reťaz s aktívnym a odporu obvodu s kapacitou ukázali, že keď sínusového napätia prúdy v nich je sínusový. Pri paralelnom pripojení vetiev G a B, podľa prvého Kirchhoffovho zákona celkový prúd I, ktorý sa rovná súčtu prúdov vo vetvách s aktívnym a kapacitné vodivosti:

i = i G + i c, (13.30)

Vzhľadom na to, že prúd   i G   Fáza sa zhoduje s napätím a prúdom   i c pred napätím o štvrťročnú dobu sa môže rovnica celkového prúdu zapísať do nasledujúcej formy:

Vektorový diagram prúdov v obvode s kondenzátorom

Na určenie efektívnej hodnoty celkového prúdu I metódou vektorového prídavku sa vytvorí vektorový diagram podľa rovnice

I = I G + I C

Efektívne hodnoty súčasných komponentov:

I G = GU (13,31)

I C = B C U (13,32)

Vektor vo vektorovom diagrame je vektor napätia U   (Obrázok 13.16, a), jeho smer sa zhoduje s pozitívnym smerom osi, z ktorého sa merajú fázové uhly (počiatočná fáza napätia φ a =0). vektor ja   G   sa zhoduje v smere s vektorom U a vektor I C je orientovaná kolmo na vektor U s pozitívnym uhlom. Z vektorového diagramu je zrejmé, že celkový napäťový vektor zaostáva za uhlom za celkovým vektorom prúdu φ , ktorej hodnota je väčšia ako nula, ale nižšia ako 90 °. Vektor I   je hypotenzou pravého trojuholníka, ktorého nohy tvoria vektory I G a I C:

  Pri napätí u = Um sinot   Podľa vektorového diagramu je aktuálna rovnica

i = I m sin (ωt + φ )

Trojuholník kondenzátora vodivosti

Boky trojuholníky prúdov vyjadrené v jednotkách prúdu, napätia deleno U. získať vodivosťou podobný trojuholníka (obr. 13,16, b), ktorého ramená sú aktívne G = I G / U a kapacitné V c = I c / U   vodivosť a hypotenziu - celková vodivosť reťazca Y = I / U , Z trojuholníka vodivosti

Vzťah medzi efektívnymi hodnotami napätia a prúdu je vyjadrený vzorcami

I = UY

U = I / Y (13,35)

Z trojúhelníkov prúdov a vodivosti určite množstvá

cosφ = I G / I = G / Y; hriech φ = I c / I = Bc / Y; tg φ = I C / I G = B c / G. (13.36)

Napájací obvod s kondenzátorom

Vyjadrenie okamžitého výkonu skutočného kondenzátora

p = ui = Um sinot * I m sin (ωt + φ)

sa zhoduje s vyjadrením okamžitého výkonu cievky. Argumenty podobné tým, ktoré tiež pri posudzovaní okamžitého výkonu grafu (viď obr. 13. 11) môže byť vykonaná za skutočnú kondenzátor založené na grafe na obr. 13.17. Hodnoty aktívnej, reaktívnej a celkovej sily sú vyjadrené rovnakými vzormi, ako sú hodnoty získané pre cievku [ (13,19) - (13,22)]. To nie je ťažké dokázať, či je aktuálna strana trojuholníka, vyjadrená v jednotkách prúde, vynásobí napätie U. V dôsledku násobenie získanej podobným kapacity trojuholníka (obr 13,16in.), Čo sú nohy sily; aktívny

  P = UI G = UIcosφ

reaktívne

Q = UI C = UIsinφ

totálnej

Obvod nahradenia kondenzátora sériovým zapojením prvkov

Skutočný kondenzátor, ako aj návrhový diagram, môžu byť reprezentované sériovým pripojením dvoch častí: pomocou aktívny R   a kapacitnéX   s   odpory. Na obr. 13.18 a takáto schéma je ukázaná v porovnaní so schémou paralelnej spojenie aktívnych a kapacitných vodivostí (obr. 13, 18, 6). Všetky závery a vzorce získané pre cievku zostávajú platné pre kondenzátor za predpokladu, že indukčný odpor je nahradený kapacitným. Použité kondenzátory majú v praxi relatívne nízke energetické straty. Preto sú v substitučných schémach najčastejšie reprezentované iba reaktívnou časťou, kapacita C   Časti reťaze, jednotlivých prvkov   - odpor R a kondenzátor C majú taký náhradný okruh, ako je znázornené na obr. 13,18, a. Ak máte záujem, prečítajte si, ktoré sa týkajú odvetvia.

Predpokladáme, že časť reťazca obsahuje kondenzátor kapacity C, Odpor a indukčnosť časť môže byť ignorované, a pozrieť sa na to, čo zákon bude meniť napätie na koncoch v tomto prípade. Označte napätie medzi bodmi a   a b   cez u   a budeme predpokladať poplatok za kondenzátor q   a prúd ja   Pozitívne, ak zodpovedajú obr. potom

a následne,

Ak sa prúd v obvode mení podľa zákona

potom je náboj kondenzátora

.

Integrálna konštanta q   0 tu označuje ľubovoľný konštantný náboj kondenzátora, ktorý nie je spojený so súčasnými kmitmi, a preto sme nastavili. preto,

. (2)

Porovnanie (1) a (2), vidíme, že sínusové kmitanie prúdu v obvode napätia na kondenzátore sa tiež mení v závislosti na kosínus zákona. Avšak kolísanie napätia na kondenzátorovom oneskorení za súčasnými kmitmi p / 2. Zmeny prúdu a napätia v čase sú graficky znázornené na obr. Získaný výsledok má jednoduchý fyzický význam. Napätie na kondenzátore je kedykoľvek určené existujúcim kondenzátorovým nábojom. Tento náboj bol tvorený prúdom, ktorý sa predtým vyskytol v skoršom štádiu oscilácií. Preto sú kmity napätia oneskorené vzhľadom na aktuálne oscilácie.

Vzorec (2) ukazuje, že amplitúda napätia na kondenzátore je

Porovnávanie tohto výrazu s Ohmovým zákonom pre reťazovú sekciu s jednosmerný prúd   (), vidíme, že množstvo

hrá úlohu odporu obvodu, nazývala sa kapacitným odporom. Kapacitný odpor závisí od frekvencie w a pri vysokých frekvenciách môžu aj malé kapacity predstavovať veľmi malý odpor striedavého prúdu. Je dôležité poznamenať, že kapacitný odpor určuje vzťah medzi amplitúdou a nie okamžitými hodnotami prúdu a napätia.

Okamžité napájanie striedavým prúdom

sa časom mení podľa sínusového zákona so zdvojenou frekvenciou. Počas času od 0 do T/ 4 výkon je pozitívny a v nasledujúcom štvrťroku tohto obdobia má prúd a napätie opačné značky a výkon sa stáva negatívnym. Pretože priemerná hodnota oscilácie je nulová, je priemerná hodnota AC na kondenzátore.

Prúd v obvode s kondenzátorom môže prúdiť iba pri zmene napätia je nanesený, prúd pretekajúci obvodom v priebehu nabíjania a vybíjania kondenzátora bude väčší, tým väčšia bude nastať kapacitné a zmena elektromotorické sily.
  Kondenzátor zahrnutý v obvode striedavého prúdu ovplyvňuje silu prúdu prúdiaceho cez obvod, to znamená, že sa správa ako odpor. Hodnota kapacitného odporu je menšia, čím je kapacita väčšia a frekvencia striedavého prúdu je vyššia. Naopak kondenzátorová odolnosť voči striedavému prúdu sa zvyšuje so znižujúcou sa kapacitou a klesajúcou frekvenciou.

X C = 1 / (2 ° C)

kde Xc je reaktancia kondenzátora, f je frekvencia a C je kapacita.

Pre výpočet odporu kondenzátora vyplňte nasledujúci formulár:

Výpočet kapacity reaktancie:

Výpočet kapacity: C = 1 / (2πƒX C)

• Súvisiace články

• - Bez transformátora napájací zdroj s zhášacieho kondenzátora výhodná pre svoju jednoduchosť, majú malé rozmery a hmotnosť, ale nie vždy použiteľná, pretože galvanického výstupného obvodu s sieť 220 V. V napájaním transformátora na napätie striedavé siete sú zapojené v sérii ...
• - schematický elektrický obvod   digitálny veľkokapacitný kapacitný merač je zobrazený na obrázku. Princípom zariadenia je meranie šírky impulzov samos oscilátora, ktorého obvod časového oneskorenia obsahuje meraný kondenzátor. Ďalej sa vytvorí praskanie impulzov referenčnej frekvencie ...
• - Tento článok je venovaný jednoduchému bloku so stabilizátorom typu KREN. KREN je 3 alebo 4-pinové čipy, napríklad sa používa 3-pólový mikroobvod. Pre stabilizované napätie (pozitívne) môžeme vziať čip KREN5A + 5V. Výkonová časť (viď obrázok 1) je približne rovnaká pre ...
• - Rozmery a hmotnosť vysokonapäťových transformátorov sú veľmi veľké kvôli potrebe zabezpečiť elektrickú pevnosť. Preto je vhodnejšie používať multiplikátory napätia vo vysokonapäťových nízkonapäťových sieťových zdrojoch. Násobiče napätia sú vytvorené na základe rektifikačných obvodov s kapacitnými ...
• - Prijímač môže byť prestavaný v rozmedzí 70 ... 150 MHz bez zmeny hodnôt orezávacích prvkov. Skutočná citlivosť prijímača asi 0,3 mV, napäťový zdroj 9 V. Je potrebné poznamenať, že napätie MS3362 napájacieho - 2 ... 7 a MS34119 12 2 ..., takže MS3362 privádza ...